Física II

Tres frecuencias de resonancia sucesivas de un tubo de órgano son 1310, 1834 y 2358 Hz. a) ¿Está el tubo cerrado por un extremo o abierto por ambos extremos? b) ¿Cuál es la frecuencia fundamental? c) ¿Cuál es la longitud del tubo? d) A continuación dos tubos idénticos a los del problema se utilizan como fuentes coherentes emitiendo ambos la frecuencia de 1310 Hz, enfrentados y separados por 1.5 m. ¿En qué posiciones de la recta que une ambos tubos un observador puede escuchar máximos de interferencia? Velocidad del sonido en aire en las condiciones de la experiencia: 340 m/s.

Problema de Interferencias. Aparece en la convocatoria de SEP2005.

Suponga que se desea efectuar el experimento de la doble rendija de Young con las ondas de radio de una estación cuya frecuencia es de 10⁶ Hz. ¿Cuál deberá ser la separación entre las rendijas para que el primer máximo ocurra a un ángulo de 37^o respecto del haz no desviado cuando se observa a una gran distancia de las rendijas?

Cuestion de Interferencias.

Se dispone de un sistema óptico formado por los siguientes elementos: una lente convergente de 12 cm de focal, una primera lente divergente de 24 cm de focal, una segunda lente divergente de 12 cm de focal y un espejo esférico situados en este orden. La lente convergente dista de la primera divergente 36 cm, la distancia entre las dos lentes divergentes es de 44 cm y la distancia entre la segunda lente divergente y el vértice del espejo es de 20 cm. Se coloca un objeto 6 cm a la izquierda de la primera lente.
Determinar el radio del espejo y decir si dicho espejo es cóncavo o convexo si se desea que la imagen final sea virtual y 3.375 veces menor que el objeto.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN2000.

Un mol de un gas ideal biatómico a una presión inicial de 4 atm y una temperatura de 27^oC realiza el siguiente ciclo reversible: 1) se expande isotérmicamente hasta que su volumen se duplica; 2) se comprime a presión constante hasta su volumen inicial; 3) se comprime isotérmicamente hasta una presión de 4 atm; 4) se expande a presión constante hasta su volumen inicial. a) Representar una gráfica exacta del proceso en un diagrama PV; b) calcular el trabajo realizado por el gas por ciclo; c) calcular el rendimiento del ciclo; d) comparar dicho rendimiento con el de un ciclo de Carnot que actuara entre las temperaturas de las isotermas anteriores.
Constante de los gases perfectos R=0.082 atm·l/mol·K=2 cal/mol·K; coeficiente adiabático de un gas biatómico γ=1.4.

Problema de Teoría Cinética de los Gases. Aparece en la convocatoria de SEP2001.

Demostrar la relación c_p=c_v+R para un gas ideal monoatómico. Cómo se modifica esta expresión para un gas ideal diatómico?

Cuestion de Teoría Cinética de los Gases.

Cuando se mira normalmente a una superficie que separa dos medios de índice de refracción n₁ y n₂ los objetos se ven a una distancia aparente S₂ de la superficie que es distinta de la distancia real S₁ a la que se encuentran. Determinar la relación que existe entre los índices de refracción de los medios y estas distancias.

Problema de Reflexión y Refracción de Ondas.

La figura muestra la disposición llamada espejo de Lloyd, el cual produce diagramas de interferencia. Las fuentes coherentes de luz son S₁ y su imágen S₂ que se debe a la reflexión en la superficie superior de la placa de vidrio. Por consiguiente los rayos que interfieren son los que provienen directamente de la fuente y los reflejados por el vidrio. ¿Qué concluirías acerca del cambio de fase por reflexión si la franja correspondiente a una diferencia de camino igual a cero es a) brillante, b) oscura? En el experimento real se obtiene el resultado b) ¿Es de esperar este resultado?

Problema de Interferencias.

Una lente plano-convexa de 2 dioptrías cuyo índice de refracción es 1.5, se coloca sobre una lámina de vidrio plana apoyándola por su cara convexa. El conjunto se ilumina por encima de la cara plana con luz de 700 nm. Calcular el radio de la séptima circunferencia que presenta máximo de interferencia, considerando que se hace la observación por refracción. La lente se considera delgada.

Problema de Interferencias.

Un tubo largo está formado por la unión de dos tubos concéntricos de radios casi iguales de modo que la longitud del tubo puede variarse a voluntad. Este tubo contiene aire (masa molecular 28.84 g/mol) a 77^oC. Un diapasón vibra en las proximidades de uno de sus extremos con una frecuencia de 500 ciclos/segundo. Se produce resonancia (el tubo se encuentra recorrido por ondas estacionarias) cuando la longitud del tubo se ajusta a 56.25, 93.75 y 131.25 cm, pero no para longitudes intermedias. a) Deducir con estos datos si el tubo es abierto por los dos lados, o abierto por un solo extremo; b) calcular la velocidad del sonido en aire a 77^oC; c) calcular, a partir del resultado anterior, la razón ϒ de los calores específicos para el aire. d) la longitud de este tubo y de otro abierto por ambos extremos se escogen de modo que sus frecuencias fundamentales son iguales. ¿Qué otras frecuencias tienen en común ambos tubos? e) Sabiendo que la potencia sonora emitida por el tubo inicial es de 4π·10^-3 W; determinar la intensidad y la sonoridad percibidas por un observador situado a 2 m del tubo sonoro. ¿A qué distancia tendrá que situarse el observador para dejar de percibir el sonido? Intensidad umbral para la frecuencia de dicho tubo: I_o=4·10^-12 W/m².

Problema de Interferencias.

Se pule una cara de un bloque grande de vidrio flint ligero para formar en ella una superficie esférica convexa con r=12 cm. Se coloca una pequeña fuente de luz amarilla a la izquierda del vértice a una distancia «a» y se dispone un diafragma para que elimine los rayos no paraxiales. Hallar la distancia imagen, la amplificación o aumento y el carácter de la imagen formada por la superficie cuando «a» es: a) 90 cm; b) 32 cm; c) 20.7 cm; d) 15 cm. Índice de refracción del vidrio: 1.58.

Problema de Óptica geométrica.